[发明专利]双向太阳能跟踪器

说明书

技术领域

本发明涉及一种双向太阳能跟踪器，相对于现存的用于通过太阳能面板产生电能的装置，该双向太阳能跟踪器具有显著的相关特性和技术优点。

本发明的主要目的是为承载太阳能面板的平台提供一种支承结构，以使该平台根据新颖的运动形式朝着太阳定向，具有平滑且简单、而有效的功能。

在当前开发可再生能源的领域中，在世界范围内使用光伏面板(太阳能面板)的太阳能设备存在显著的增加，所述光伏面板将太阳能转化成电能。这些面板的安装通常在固定结构上进行，该固定结构朝南定向，在地平线上具有取决于所在地纬度的倾斜度。

面板的电能产量取决于该面板的实际特性以及从太阳接收的辐射，从太阳接收的辐射等于该时刻的太阳辐射乘以由面板表面的垂线与太阳光线的方向形成的余弦，太阳光线的方向根据一天中的某一时间和一年中的某一天以及所在地的纬度改变。

在安装在固定到地面的结构上的太阳能面板设备中，由于面板的垂线的方向仅在少许时机与太阳光线重合，所以太阳辐射的利用不能达到最大值。为了优化面板的最大能量输出，需要将面板安装在移动结构上，所述移动结构不断地将面板垂直于太阳定位。

这些移动结构以太阳能跟踪器的名称公知。

此外，本发明的目的是提供创新性的太阳能跟踪器，该太阳能跟踪器具有用于防止由风引起的损坏的装置，从而避免导致对太阳能跟踪器的任何缺陷或损坏。

此外，本发明的目的是提供太阳能跟踪器，该太阳能跟踪器具有允许对液压致动器中的压力进行调节的装置，从而定期地修正平台的位置并因此修正太阳能面板的位置，以便永久地获得与所述太阳能面板相对于太阳光线垂直的定向，从而能在任何时刻都获得最大的太阳能。

背景技术

在当前类型的太阳能跟踪器中，主要存在称为“单向”和“双向”的型号。

单向太阳能跟踪器的特征在于其在地平线之上具有固定的仰角并随着一天中时间的变化而改变方位角，以便跟随太阳，而双向太阳能跟踪器在太阳的每日运行期间改变方位角和仰角，沿垂直于太阳光线的方向对太阳能或光伏面板进行连续定位，从而实现比固定设备高大约20-30％的净年产量(取决于所在地的纬度和那里太阳光的年度小时)。

对于这些双向太阳能跟踪器的运动，在市场上存在各种实现方式，最常用的方式是：绕竖直轴进行旋转用于方位的定向，而绕水平轴的旋转用于仰角的定向。

这些旋转运动通常如下进行：

方位角，通过利用电力或液压驱动的冠轮齿(crown and pinion)或蜗杆来产生大约180°的旋转。

对于仰角，利用液压心轴或致动器，或者也可利用冠轮齿或蜗杆。

此外，为了在太阳能跟踪器上提供强风乃至飓风的效果，需要设置风力计，从而当风超过安全速度时，启动跟踪器的运动系统中的紧急动作，该紧急动作作用在跟踪器上，使得用于太阳能面板的支承平台保持处于水平位置，由于靠近地面，风的方向也基本是水平的，所以面板对风的阻力变得尽可能地小，从而避免了对设备的某些部件或元件的可能损坏或破坏。

尽管参照并基于上述概念的系统在功能上是有效的，然而它们仍具有一系列的缺点，这些缺点能概括如下：

不能作出任何精确的空气动力计算，由于跟踪器的形状根本不与标准轮廓相似，所以从风洞中的测试所获得的数据将不同于野外的状况，从而由于每个特定区域的波动而不能模拟扰动。在任何情形中，计算总是定向的，因此必须减小紧急限制速度，由此导致能量产量的降低。

在风的方向平行于太阳能面板的情形中，甚至在不必要时，系统也将移动到水平位置，因而降低了能量输出。

甚至在为每个太阳能跟踪器安装风力计的情形中，也存在由热差产生的竖直旋风的风险，如果竖直旋风在跟踪器端部中的一个处撞击该跟踪器的表面，则风力计可能不会检测到所述竖直旋风，并且由于对称载荷将产生大扭矩或扭转，这将导致对太阳能跟踪器的严重损坏。

此外，必须记住在太阳能跟踪器面对强风、阵风乃至飓风的情况下，甚至在太阳能跟踪器安装有用于从认为是紧急速度的特定速度开始预防损坏的系统并且太阳能面板水平定位时，在移动部件与固定部件之间的附接点处仍产生强大的峰值力。此外，在能产生通称为“颤动”效应的狂风或阵风的情形中，甚至可能存在这样的风速，即从该风速起，系统将开始共振，导致结构的相应破坏。

发明内容